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自动化新技术自动化新技术

基于的张力控制解决方案

这里运用最新一期塑机flyer的封底

这里的编号改为XF9023-0112

基于 PC 的塑料机械控制解决方案

DK3

563-

1211加拿大销售办事处

Beckhoff AutomationCanada Ltd.London, ON电话：+ 1 519 / 451 [email protected]

墨西哥墨西哥销售及应用开发中心Integra Automation, SA de CVAv. Industrias 325-A78399 Fracc. TalleresSan Luis Potosí, S.L.P.电话：+ 52 444 / 822 2615 al [email protected]

中南美阿根廷eFALCOMAlcorta 2411CPA B1744HFMMoreno / Buenos Aires电话：+ 54 237 / 463 [email protected]

玻利维亚BAVARIA S.R.L.P.O. Box: 4923C. Mario Diez de Medina, N° 32Zona MorocolloLa Paz电话：+ 591 2 277 13 [email protected]

巴西总部Beckhoff AutomaçãoIndustrial Ltda.Rua Continental, 146São Bernardo do CampoSão Paulo 09750-060电话：+ 55 (11) [email protected]

坎皮纳斯销售办事处Beckhoff AutomaçãoIndustrial Ltda.Edifício Empresarial Torre do CasteloRua Francisco Otaviano, 60Sala 94 – Bairro ChapadãoCampinas 13070-056 – SP电话：+ 55 (19) [email protected]

智利Tecmel Chile S.A.Padre Orellana 1486Santiago电话：+ 562 / 596 [email protected]

哥斯达黎加，尼加拉瓜，洪都拉斯，萨尔瓦多，危地马拉，伯利兹城，巴拿马TAAC S.A.Montes de OcaSan JoséCosta Rica电话：+ 506 [email protected]

乌拉圭Comando Ltda.Dr. J. de Salterain 1142Montevideo 11200电话：+ 598 (2) / [email protected]

非洲埃及Industrial Control Systems ICS29 Dr. Mohamed El Harouny StreetNasr City, Cairo 11371电话：+ 20 2 / 2 75 50 [email protected]

南非总部Beckhoff Automation (Pty) LtdUnit 8, Boskruin Business Park,Randpark RidgeRandburg 2188电话：+ 27 (0) 11 792 [email protected]

开普敦销售办事处Foyer 3, 1st FloorColosseum BuildingCentury WayCentury City 7441电话：+ 27 (0) 21 526 [email protected]

总部

Beckhoff Automation GmbHEiserstraße 533415 VerlGermany电话：+ 49 (0) 52 46 / 9 63 - [email protected]

亚洲中国总部德国倍福自动化有限公司上海市闸北区江场三路（市北工业园区）163 号 5 楼（200436）电话：+ 86 21 / 66 31 26 [email protected]

北京北京市西城区西直门外大街 1 号西环广场 T3 写字楼 1801-1803 室（100044）电话：+ 86 10 / 58 30 12 [email protected]

广州广州市天河区林和西路 9 号耀中广场 A 塔 4118-4119 室（510620）电话：+ 86 20 / 38 01 03 [email protected]

成都成都市人民南路一段 86 号城市中心 8 楼 F, G 座（610016）电话：+ 86 28 / 86 20 25 [email protected]

武汉武汉市武昌区中南路 7 号中商广场写字楼 A 座 1803 室（430070）电话：+ 86 27 / 81 34 87 [email protected]

沈阳沈阳市沈河区惠工街 10 号卓越大厦 1803 室（110013）电话：+ 86 24 / 22 78 88 [email protected]

青岛山东省青岛市北区连云港路 33 号万达广场 B812-B813 座（266034）电话：+ 86 532 / 55 66 38 [email protected]

合肥安徽省合肥市北一环与阜阳交口富荣广场 1311 室（230041）电话：+ 86 551 / 55 43 [email protected]

杭州杭州市杭大路 15 号嘉华国际商务中心 816 室（310007）电话：+ 86 571 / 87 65 [email protected]

宁波宁波市海曙区解放南路 9 号天元大厦 2010 室（315010）电话：+ 86 574/87 20 33 [email protected]

印度总部Beckhoff Automation Pvt. Ltd.Suite 4, Level 6, Muttha TowersDon Bosco MargPune – 411 006电话：+ 91 20 40 00 48 [email protected]

阿默达巴德销售办事处Beckhoff Automation Pvt. Ltd.10th Floor, 1005, Venus AtlantisCorporate Park,Anandnagar Road,Ahmedabad – 380015电话：+ 91 79 40 08 48 [email protected]

以色列Beckhoff Automation Ltd.Beit GolanGolan St. (corner of Tavor St.)Airport CityLod 70151电话：972 3 7 76 44 [email protected]

日本Beckhoff Automation [email protected]

K.MECS Co., Ltd.Yusen Iwamotocho Blg. 3F2-3-3 Iwamotocho,Chiyoda-City,Tokyo 101-0032电话：+ 81 3 5825 [email protected]

黎巴嫩，约旦，叙利亚Industrial Technologies (itec) S.A.L.Afrah Plaza Center,Blvd Fouad ChehabSin El Fil, Beirut电话：+ 961 (1) 49 11 [email protected]

马来西亚Beckhoff Automation Sdn. Bhd.(889044-H)Unit 2.1, 2nd. Floor,Surian TowerNo.1 Jalan PJU 7/3Mutiara Damansara47810 Petaling Jaya电话：+ 60 (3) 7731 [email protected]

TDS Technology (KL) Sdn. Bhd.5-1, Jalan Anggerik Vanilla TSection 31/T, Kota Kemuning40460 Shah Alam电话：+ 60 (3) 5122 [email protected]

新加坡，菲律宾，越南，印度尼西亚Beckhoff Automation Pte. Ltd.3 International Business Park#07-08 Nordic European CentreSingapore 609927电话：+ 65 / 66 35 50 [email protected]

TDS Technology (S) Pte Ltd64 Sungei Kadut Loop(Hocen Building)Singapore 729493电话：+ 65 / 63 66 16 [email protected]

泰国TDS Technology(Thailand) Co., Ltd.50/962 Moo 2Bengyeetos ThanyaburiPratumthanee12130 Bangkok电话：+ 66 (0) 2569 [email protected]

T & R Electronic(Thailand) Co., Ltd.120/62 Moo 8 Bang SareSattahipChonburi 20250电话：+ 66 (0) 3873 [email protected]

韩国Tri-TEK Corp.717 DaeRyung TechnoTown III448 KasanDong KumcheonguSeoul 153-803电话：+ 82 2 / 2107-32 [email protected]

台湾基电股份有限公司台湾省台北县新庄市中山路一段22 号 9 楼（24250）电话：+ 886 (2) 8522 [email protected]

阿联酋，阿曼，卡塔尔，巴林，科威特，沙特阿拉伯Beckhoff Automation FZEC# 608, Dubai Silicon OasisP.O. Box No. 341007DubaiUnited Arab Emirates电话：+ 971 4 [email protected]

澳洲澳大利亚Beckhoff Automation Pty. Ltd.Level 16, 10 Queens RoadMelbourne, Victoria, 3004电话：+ 61 (3) 99 12 54 [email protected]

新西兰CSE-W. Arthur Fisher LtdP.O. Box 58955BotanyManukau 2163电话：+ 64 9 271 [email protected]

欧洲德国巴林根办事处Beckhoff Automation GmbHKarlstraße 1972336 Balingen电话：+ 49 (0) 74 33 / 2 60 24 - [email protected]

柏林办事处Beckhoff Automation GmbHFasanenstraße 8110623 Berlin电话：+ 49 (0) 30 / 88 71 16 - [email protected]

法兰克福办事处Beckhoff Automation GmbHTorhaus WesthafenSpeicherstraße 5960327 Frankfurt am Main电话：+ 49 (0) 69 / 68 09 88 - [email protected]

汉诺威办事处Beckhoff Automation GmbHPodbielskistraße 34230655 Hanover电话：+ 49 (0) 5 11 / 87 57 58 - [email protected]

吕贝克办事处Beckhoff Automation GmbHWahmstraße 5623552 Lübeck电话：+ 49 (0) 4 51/ 20 39 88 - [email protected]

慕尼黑办事处Beckhoff Automation GmbHOppelner Straße 582194 Gröbenzell/Munich电话：+ 49 (0) 81 42 / 4 10 59 - [email protected]

纽伦堡办事处Beckhoff Automation GmbHOstendstraße 19690482 Nuremberg电话：+ 49 (0) 9 11 / 5 40 56 - [email protected]

拉文斯堡销售办事处Beckhoff Automation GmbHParkstraße 4888212 Ravensburg电话：+ 49 (0) 7 51 / 3 54 15 [email protected]

莱茵 / 鲁尔区办事处Beckhoff Automation GmbHEurotec-Ring 747445 Moers电话：+ 49 (0) 28 41/ 9 08 16 - [email protected]

奥地利总部Beckhoff Automation GmbHHauptstraße 46706 Bürs电话：+ 43 (0) 55 52 / 6 88 13 - [email protected]

上奥地利销售办事处Beckhoff Automation GmbHSoftwarepark 354232 Hagenberg电话：+ 43 (0) 72 36 / 2 09 25 - [email protected]

下奥地利销售办事处Beckhoff Automation GmbHLeobersdorferstraße 422560 Berndorf电话：+ 43 (0) 26 72 / 8 20 [email protected]

迪路销售办事处Beckhoff Automation GmbHSoho 2.0Grabenweg 686020 Innsbruck电话：+ 43 (0) 512 / 236 [email protected]

比利时，卢森堡Beckhoff Automation bvbaKempische Steenweg 305 bus 2023500 HasseltBelgium电话：+ 32 (0) 11 / 24 08 [email protected]

Multiprox N.V.Lion d‘Ôrweg 12P.b. 719300 AalstBelgium电话：+ 32 (0) 53 / 76 65 [email protected]

保加利亚Kastiva GmbH68-72 Ami Bue Str., 4. Floor1612 Sofi a电话：+ 3 59 (2) 9 50 44 31offi [email protected]

克罗地亚Krovel d.o.o.Barutanski jarak 11410000 Zagreb电话：+ 3 85 / 16 11 77 [email protected]

捷克共和国，斯洛伐克共和国Dyger s.r.o.Vystaviste 1648 59 Brno电话：+ 420 5 / 41 32 10 [email protected]

丹麦总部Beckhoff Automation ApSNaverland 22600 Glostrup电话：+ 45 43 / 46 76 [email protected]

霍布罗办事处Beckhoff Automation ApSMajsmarken 19500 Hobro电话：+ 45 76 / 36 38 [email protected]

科灵办事处Beckhoff Automation ApSBirkemose allé 256000 Kolding电话：+ 45 76 / 31 20 [email protected]

芬兰，爱沙尼亚总部Beckhoff Automation OyP.O. Box 23Kankurinkatu 4-605801 HyvinkääFinland电话：+ 358 (0) 20 / 7 42 38 [email protected] www.beckhoff.fi

赛纳销售办事处Beckhoff Automation OyTiedekatu 260320 SeinäjokiFinland电话：+ 358 (0) 20 / 7 42 38 [email protected]

坦佩雷销售办事处Beckhoff Automation OyHermiankatu 1 B33720 TampereFinland电话：+ 358 (0) 20 / 7 42 38 [email protected]

法国总部Beckhoff Automation SarlImmeuble “Le Montréal”ZA de Courtaboeuf19 bis, avenue du Québec91951 Courtaboeuf Cedex电话：+ 33 (0) 1 69 29 83 [email protected]

讷维尔－昂费兰销售办事处Beckhoff Automation Sarl28, Rue de Tourcoing59960 Neuville en Ferrain电话：+ 33 (0) 3 20 11 00 [email protected]

希腊，塞浦路斯L. J. SkourgialosIndustrial Automation Systems241 EL. Venizelou176 73 Kallithea /AthensGreece电话：+ 30 / 21 09 51 02 [email protected]

匈牙利Controrg Kft.Pajta u. 148200 Veszprem电话：+ 36 / 88 42 40 [email protected]

意大利总部Beckhoff Automation S.r.l.Via E. Majorana, 120834 Nova Milanese (MB)电话：+ 39 03 62 / 36 51 [email protected]

博洛尼亚办事处Beckhoff Automation S.r.l.Via Zanini, 740011 Anzola dell‘Emilia (BO)电话：+ 39 05 1 / 73 15 [email protected]

帕多瓦办事处Beckhoff Automation S.r.l.Via Alsazia, 3/B35127 Padua (PD)电话：+ 39 0 49 / 8 70 48 [email protected]

立陶宛，拉脱维亚，白俄罗斯Santavilté UABTaikos 14952119 KaunasLithuania电话：+ 3 70 37 / 35 01 [email protected]

荷兰Industrial Automation LinkKüppersweg 712031 EB Haarlem电话：+ 31 23 / 5 18 51 [email protected]

挪威Beckhoff Automation ASStensarmen 163112 Tønsberg电话：+ 47 33 50 46 [email protected]

波兰Beckhoff Automation Sp. z o.o.Stara Iwiczna,ul. S�oneczna 116A05-500 Piaseczno电话：+ 48 22 / 7 57 26 [email protected]

葡萄牙Bresimar Automação, S.A.Quinta do Simão –EN109 – EsgueiraApartado 30803801-101 Aveiro电话：+ 351 234 / 30 33 [email protected]

罗马尼亚Kreatron Automation S.R.L.Str. Octavian Fodor nr. 113, ap. 13400434, Cluj-Napocajud. Cluj电话：+ 40 364 40 16 12offi [email protected]

俄罗斯总部Beckhoff Automation OOOUl. Bakuninskaya 14, Building 9105005 Moscow电话：+ 7 495 / 9 81 64 [email protected]

西北联邦区代表处Beckhoff Automation GmbHV.O., 7-ya Liniya, 76, Offi ce 620199178 Saint-Petersburg电话：+ 7 812 / 332 62 [email protected]

乌拉尔河联邦区代表处Beckhoff Automation GmbHUliza Komsomolskaya 37,Offi ce 402/4620049 Ekaterinburg电话：+ 7 3 43 / 3 79 98 [email protected]

伏尔加河联邦区代表处Beckhoff Automation GmbHKrasnoarmayskaya ul.1,Offi ce 312443010 Samara电话：+ 7 846 / 2 69 80 [email protected]

斯洛文尼亚Beckhoff Avtomatizacija d.o.o.Zbiljska cesta 41215 Medvode电话：+ 3 86 / 13 61 30 [email protected]

西班牙总部Beckhoff Automation S.A.Edifi cio Testa Sant CugatAvda. Alcalde Barnils, 64-6808174 Sant Cugat (Barcelona)电话：+ 34 93 / 5 84 49 [email protected]

毕尔巴鄂销售办事处Beckhoff Automation S.A.Edifi cio UdondoC. Ribera de Axpe, no 504a planta, Ofi cina 4-548950 Erandio (Bilbao)电话：+ 34 94 / 4 31 40 [email protected]

马德里销售办事处Beckhoff Automation S.A.Edifi cio CimagaSierra de Cazorla, 1Planta Baja, Ofi cina E28290 Las Matas (Madrid)电话：+ 34 91 / 6 36 43 [email protected]

瑞典总部Beckhoff Automation ABStenåldersgatan 2A21376 Malmö电话：+ 46 (0) 40 / 6 80 81 [email protected]

韦纳穆销售办事处Beckhoff Automation ABVästbovägen 5333153 Värnamo电话：+ 46 (0) 40 / 6 80 81 [email protected]

瑞士总部Beckhoff Automation AGRheinweg 98200 Schaffhausen电话：+ 41 (0) 52 / 6 33 40 [email protected]

苏黎世办事处Beckhoff Automation AGFelsenrainstrasse 18052 Zurich电话：+ 41 (0) 52 / 633 40 [email protected]

德伦丁根办事处Beckhoff Automation AGApplication/Software DevelopmentHauptstrasse 394552 Derendingen电话：+ 41 (0) 32 / 566 16 [email protected]

瑞士罗曼德销售 + 技术支持中心Beckhoff Automation AGEn Chamard 351442 Montagny-près-Yverdon电话：+ 41 (0) 24 / 447 27 - [email protected]

提契诺技术支持中心p.project saglVia Pianella 196596 Gordola电话：+ 41 (0) 91 / 745 01 [email protected]

土耳其Beckhoff Otomasyon ltd. sti.Gardenya-3 Plaza No: 18-1934758 Atasehir Istanbul电话：+ 90 216 580 [email protected]

英国，爱尔兰Beckhoff Automation Ltd.The BoathouseStation RoadHenley-on-ThamesOxon RG9 1AZGreat Britain电话：+ 44 14 91 / 41 05 [email protected]

北美美国总部及培训中心Beckhoff Automation LLC12150 Nicollet Avenue SouthBurnsville, MN 55337电话：+ 1 952 / 890 [email protected]

东部地区总部及培训中心Beckhoff Automation LLCCharlotte, NC电话：+ 1 704 / 910 [email protected]

东部地区销售办事处Beckhoff Automation LLCCoplay, PA电话：+ 1 952 / 212 6226

[email protected] Automation LLCHanover, PA电话：+ 1 717 / 634 [email protected]

Beckhoff Automation LLCCanton, MI电话：+ 1 248 / 230 [email protected] Automation LLCMedina, OH电话：+ 1 330 / 725 [email protected]

Beckhoff Automation LLCLake Wylie, SC电话：+ 1 803 / 746 [email protected]

Beckhoff Automation LLCApex, NC电话：+ 1 919 / 367 [email protected]

中部地区销售及培训中心Beckhoff Automation LLCFond du Lac, WI电话：+ 1 920 / 929 [email protected]

中部地区销售办事处Beckhoff Automation LLCBurnsville, MN 55337电话：+ 1 952 / 808 [email protected]

Beckhoff Automation LLCLemont, IL电话：+ 1 630 / 631 [email protected]

Beckhoff Automation LLCRogers, AR电话：+ 1 479 / 925 [email protected]

Beckhoff Automation LLCCedar Park, TX电话：+ 1 512 / 250 [email protected]

Beckhoff Automation LLCJustin, TX电话：+ 1 817 / 428 [email protected]

西部地区销售办事处Beckhoff Automation LLCSan Diego, CA电话：+ 1 858 / 546 [email protected]

Beckhoff Automation LLCLa Crescenta, CA电话：+ 1 818 / 224 [email protected]

Beckhoff Automation LLCPhoenix, AZ电话：+ 1 602 / 354 [email protected]

Beckhoff Automation LLCArvada, CO电话：+ 1 303 / 429 [email protected]

Beckhoff Automation LLCMill Creek, WA电话：+ 1 425 / 451 [email protected]

西部地区技术中心Beckhoff Automation LLCSan Diego, CA电话：+ 1 858 / 546 [email protected]

加拿大总部销售、培训及应用开发中心Beckhoff AutomationCanada Ltd.130 Research LaneGuelph, ON N1G 5G3电话：+ 1 905 / 852 [email protected]

www.beckhoff.com.cn

XF90

23-011

2


DK3

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总部







































































































www.beckhoff.com.cn

基于 PC 的张力控制解决方案

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张力控制的应用场合

很多行业和场合都需要张力控制：

• 光伏行业中的线切割设备

• 纺机

• 电子制造设备

• 印刷设备 • 纤维缠绕设备等 • 电容镀膜及分切等设备 • 轧钢 • 拉丝 ......

Beckhoff | 自动化新技术

Beckhoff 致力于为您实现基于 PC 控制技术的开放式自动

化系统。我们的产品范围包括工业 PC、I/O 和现场总线组

件、驱动技术和自动化软件。这些产品线既可作为独立

的组件来使用，也可将它们无缝集成到一个完整的控制

系统中，应用于各种行业领域。Beckhoff 公司始终坚持“自

动化新技术”的发展理念，其通用、开放的控制和自动化

解决方案，从 CNC 机床控制到智能楼宇领域，已在世界各

地得到广泛应用。

创新产品和全方位服务

自 1980 年公司成立以来，Beckhoff 始终坚持基于 PC 的控制

技术，研发了大量的创新产品和解决方案，这正是 Beckhoff 得以持续发展的原因所在。如今，Beckhoff 早期提出的概

念业已成为许多自动化技术的标准，且被成功引入市场。

– 1982：P1000 – 单板机运动控制器

– 1986：PC 控制 – 首款基于 PC 的设备设备控制器

– 1988：S1000 – 基于 PC 的软 PLC/NC（DOS）– 1989：Lightbus – 通过光纤传输的快速现场总线

– 1990：一体化 PC 主板

– 1995：总线端子模块 – 模块化现场总线技术

– 1996：TwinCAT – 基于 Windows 操作系统的 PLC 和运

动控制实时软件包

– 1998：控制面板 – 远程工业 PC 控制面板

– 1999：现场总线端子盒 – 防护等级达 IP 67 的 I/O 系统

– 2002：CX1000 – 安装于 DIN 导轨的模块化嵌入式 PC– 2003：EtherCAT – 实时以太网现场总线系统

– 2005：TwinSAFE – 集成安全解决方案

– 2005：AX5000 – EtherCAT 伺服驱动器

– 2007：工业主板 – 德国制造

– 2008：XFC – 极速控制技术

– 2009：高密度总线端子模块 – 宽度仅为 12 mm 的 16 通道端子模块

– 2010：TwinCAT 3 – eXtended Automation Technology (XAT)

Beckhoff 基于 PC 的控制技术的理念和 Lightbus 系统、总

线端子模块以及 TwinCAT 自动化软件的推出，在自动化

技术领域有着里程碑式的历史意义，这些产品已被视作

为代替传统控制技术的高性能解决方案，从而被广泛接

受。EtherCAT — 实时以太网解决方案 — 是一种具有前瞻

性的高端技术，是前沿控制理念的新生代产物。

Beckhoff 机构遍布世界各大洲

德国倍福自动化有限公司总部位于德国威尔市，同时也是

公司核心部门的所在地。公司总部下设研发部、生产部、

行政部、销售部、市场部、技术支持与服务部。随着公司

的快速发展，倍福在全球已设有 28 家分公司，旨在合力

拓展国际市场。加上世界各地的合作伙伴，Beckhoff 公司

的业务已遍及 60 多个国家。

张力控制解决方案 —— 系统组成

Beckhoff 张力控制解决方案

张力控制是很多设备控制的基础技术之一：张力控制

的性能直接决定产品的质量和生产的效率。现代卷绕

设备追求高速、高精度，所以张力控制技术极其重要。

由于机电张力设备结构复杂、影响因素众多，在不同情

况下系统参数存在着较强的耦合性、非线性、时变性和

不确定性，所以也成为设备控制的难点之一。

在卷取应用中，恒张力控制是关键技术。设置好工艺

中所需的张力，期望在加工过程中，张力能全程维持

恒定，才能维持产品一致性。要保证卷取过程的平稳

性，必须在材料加速、减速、启动、停车等阶段都要

保持张力的恒定，这可能就要求对转矩进行补偿。而

当系统在发生状态变化时，如加速、减速、换向时，

也需要根据系统的参数进行补偿，不同的状态时刻补

偿的系数也不同。

随着人们对产品质量要求的提高和智能控制理论的发

展，新型的张力控制理论系统也得到应用。应用补偿

控制和自适应 PID 控制的方法，主要思想就是在系统的

参数发生变化时能够自动调整控制器的参数，从而适应

控制对象的特性变化，使被控对象的特性达到最优。而

基于模糊神经网络的智能张力控制系统由于不依赖于系

统的模型，具有自学习、自适应能力，使得控制更加智

能化和简单快捷。卷取智能张力自适应控制，还有模糊

神经网络控制系统等等都是张力控制系统发展方向。

beckhoff.com.cn

3

自动化新技术

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张力的形成原理及控制方式

张力的控制方式

根据不同的应用要求，有基于力矩的开环和闭环张力控

制，也有基于速度的开环及闭环张力控制。

本张力控制解决方案主要针对基于速度的闭环控制，很

多思路与方法也同样适于力矩控制。

Vi Vi+1 F

张力的形成原理

运动物体中的张力是由于物料长度方向存在着速度差，使得

物料的不同部分产生相对位移（或形变），而产生存在于物

料内部的一种内应力。

根据虎克定律有：

由此可见，恒张力控制问题实质上就是恒速度控制问题，因

而张力控制系统也可以理解为速度同步及跟踪系统

有 ΔF=ΔV/ΔL

即速度的波动是张力波动产生的最根本原因。

式中：F-张力

E-带材的弹性模量

-带材的截面积

-卷筒与前一单元之间的距离

V-线速度

基于力矩的开环控制

基于力矩的闭环控制

基于速度的闭环控制 (Dancer) 54


76


Beckhoff 的张力控制解决方案——系统组成

+10V

0V

-10V

0VUnwind/windWind/unwind

Beckhoff 的张力控制解决方案——软件及算法部分

Beckhoff 科技自动化控制系统基于 PC 和 EtherCAT 总线。科技自动化控制系统主要由以下几部分组成：

• 采用高端的工控机做控制器：将最新的 IT 技术运用于自动化领域；CPU 主频高达 2.53G 以上；

• EtherCAT 通讯总线一网到底：充分利用了工业以太网的

巨大带宽，30 微秒内可以刷新 1000 个 I/O；• 快速的 I/O 的系统：数字量 I/O Ton/Toff 跳变时间及滤波时间达 1 微秒以下；A/D 转换时间约为 10 微秒；支持超采样和时间戳；

• TwinCAT3 实时控制软件：在兼容传统控制方式的基础上支持 C/C++ 编程和 Matlab 仿真。

• 基于 IEC1588 的分布式时钟：多轴同步精度远小于 1 微秒。

Beckhoff 科技自动化控制系统是纯软件的解决方案(无需硬

件扩展)，几乎运行于任何一个 PC，但由于 TwinCAT 拥有比

Windows 高的资源调度优先权，通过 Beckhoff 专利技术的调

节，控制系统具有超强的硬实时能力，最短控制周期为 50 微秒，并可在 100 微秒内刷新 100 个伺服轴的数据。Motion 和 PLC 在一个系统内，几乎没有通讯延时，消除了由此导

致的相位延迟和张力波动，可以完全取代传统的张力控制

器等一些快速的专用控制器，为客户节省了成本，后期维

护和改动便捷容易。

在硅晶片的切割设备上，有多轴参与切割，切割区由于不

允许安装控制设备，必须完全依靠电机的同步来保证张力

的恒定。因此多丝切割机的张力控制有其自身的特点，切

割区的张力必须通过多电机的协调控制实现。张力控制的

目标为：系统输出的张力基本恒定(波动范围小，静态误

差小)、对阶跃干扰响应迅速、并且调节控制方便，鲁棒

性强。

以切方机为例，其硬件组成及平台如图示：

基于Load Cell-负载测量型的软件结构

在测量过程中，测量辊固定不动，Load Cell 直接测量被控

对象张力大小，并将传感器所测得数值反馈到控制器进行

实时控制。负载测量型张力测量辊适合应用于被控对象，

材料比较重和有限的活动空间。此种类型的测量机构，测

本解决方案中主要运用了功能块FB_TensionControl.

该功能块支持多主轴（Master1，Master2，Master3…）耦合： TensionIput1: 实测张力值；

LoadCell_CTL1: LoadCell_CTL 的结构体，包括一些 Kp 等参数

的赋值；

AxisEX1：参与同步的主轴结构体；

量辊安装精度，Load Cell 分辨率，A/D 转换时间是影响控

制精度的关键因素。由于负载测量型的张力辊固定，不能

吸收张力峰值波动，其通常应用于运行速度较慢的生产线

设备中。

Beckhoff 张力控制解决方案的软件架构如下：


AxisW1：收/放卷轴；

TorAdditive：力矩前馈控制输出值，提高加减速阶段的动态响应能力。

Motion+PLC on one PC

XFC A/D

XFC A/D

traveringtravering

cutting cutting cutting cutting

98


基于Dancer control的软件结构

Dancer 机构在张力有发生变化趋势时就去调整前后级的

速度差，通过浮动辊的位置移动，来迅速保持张力的恒

定。这比 Load Cell 张力检测机构在检测到张力变化后再作

调整，快捷的多。另外，Dancer 式机构还有一个最大的优

在 Beckhoff 的解决方案中主要运用功能块 FB_DancerControl

点，其本身就是一个储能机构，利用其自身的冗余作用，

对大范围的张力跳变具有吸收和缓冲作用。即使 Dancer 位置有瞬间跳动，张力却能够保持恒定。

该功能块支持多主轴（Master1，Master2，Master3…）耦合： ActualDancerPos: 实测 Dancer 位置；

Dancer_CTL1: Dancer_CTL 的结构体，包括一些 Kp 等参数的赋值；



AxisW1：收/放卷轴；

控制要点说明：

无需额外的专用张力控制器；

卷径的计算方法：

– 传感器直接测量：如超声波、激光、测量棍等；

– 根据材料厚度和最小卷径计算：

D=Dmin+thickness*2*Layer；– 根据线速度和实际的角速度计算：D=2 * Vline/ω；

– 对于较宽的材料，如电容膜，塑料薄膜，织布卷绕等应用，建议采用根据材料厚度的方法来计算；而对于丝状材料应用，由于可能存在叠丝现象，建议采用 D= 2*Vline/ω的计算方法，无需知道材料的厚度（或直径）。

– 为提高加减速阶段卷径计算精度，可以采用积分的方法：D=2*∫v(t)dt /∫ω(t)dt ；

采用积分的方法，在加减速甚至低速运行时都不需停止卷

径计算，使得张力全程可控，有效降低了波动；

Tension control 和 Dancer control 的刷新周期小于卷径计算任

务的周期，本应用方案中，Dancer control 和 Tension control 控制周期设为 250 微秒，卷径计算任务周期设为 500 微秒；

力矩前馈控制，提高了加减速阶段的动态响应性能。

实测的张力波形图

图中蓝色为速度曲线，

黑色为张力测量值。张

力只在加减速阶段略有

波动。波动范围 <0.5%。

1110


高速电容膜卷绕设备

CP62TwinCAT NC PTP AX5000+AM3000速度达到 15m/s，张力波动 <1%

凹版薄膜印刷机

切方机

CX1020TwinCAT NC PTP AX5000

张力波动在 4% 以下

线速度可以达 900m/m 以上，进给速度达 2.1mm/m

切片机

配置：

CX1020TwinCAT NC PTP EtherCAT 伺服

张力波动在 0.5% 左右

线速度可以达 900m/m以上

出片合格率为 93%

Beckhoff 的张力控制在中国的部分应用

配置：

C6140XFCTwinCAT NC PTP AX5000+AM3000

九色套印，套色

精度为 <0.1mm 张力波动在 0.5% 以下

32


基于的张力控制解决方案

这里运用最新一期塑机flyer的封底

这里的编号改为XF9023-0112


DK3

563-














总部







































































































www.beckhoff.com.cn

XF90

23-011

2


DK3

563-














总部







































































































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基于 PC 的张力控制解决方案

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